JP4920123B1 - 電力需要計画調整装置、電力需要計画調整方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】別個に算出された複数の計画を調整することができるようにする。
【解決手段】経済負荷配分調整装置１０は、需給計画装置２３から最適水力発電量、最適需要量、及び最適電力価格を取得し、水位計画装置２１が計画した計画水力発電量を取得し、充電制御装置２２が計画した計画需要量を取得する。経済負荷配分調整装置１０は、計画水力発電量が最適発電量を超えている時間の電力価格を下げて水位計画装置２１に水力発電量を再計画させ、計画需要量が最適需要量を超えている時間の電力価格を上げて貯水温度制御装置２２に需要量を再計画させる。
【選択図】図８

Description

本発明は、電力需要計画調整装置、電力需要計画調整方法、及びプログラムに関する。

様々な数理計画法を用いて、電力需要を満たしつつ、燃料費や起動費などを含む総発電コストを最小とし、あるいは発電した電力の販売価格を最大にするような経済的な負荷配分を計画することが行われている。例えば、非特許文献１には、２４時間の発電費用が最小となるように電力需要と供給を計画する技術が開示されており、特許文献１には、発電した電力価格が最大となるように貯水池の水位を計画する技術が開示されている。また、翌日の電力価格を顧客に提供し、その価格を見て顧客が電力需要の使用量を決定するということも行われている。例えば、特許文献２には、加熱にかかる電力料金が最小となるように貯湯温水器の湯温を制御する技術が開示されている。近年では、スマートグリッドとよばれる、リアルタイムの電力価格で需要をコントロールしようとする実験も進められている。

特開２００９−２２３６９２号公報 特開２００９−２５７７０３号公報

渡邉ほか、"電力市場のシミュレーション −電源の起動停止計画を考慮した基本モデルの開発−"、[online]、平成１６年３月、財団法人電力中央研究所、［平成２２年４月２３日検索］、インターネット＜http://criepi.denken.or.jp/jp/kenkikaku/report/detail/R03016.html＞

しかしながら、従来の技術では、例えば、火力発電についての発電計画や、水力発電についての発電計画、温水器における湯温計画など、各種の最適計画は独立して行われていたため、全体としてみると必ずしも最適な計画ではないことが起こり得る。

本発明は、このような背景を鑑みてなされたものであり、別個に算出された複数の計画を調整することのできる、電力需要計画調整装置、電力需要計画調整方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、複数の蓄電池への充電による電力需要の計画を調整する装置であって、単位時間ごとの電力需要量の最適値を算出するとともに前記単位時間ごとの電力価格の最適値を算出する需給計画装置と、前記電力価格に応じて、対応する１つ又は複数の前記蓄電池への充電による電力需要量を計画する需要計画装置と、のそれぞれと通信可能に接続され、前記単位時間ごとの前記需要量の最適値及び前記電力価格の最適値を前記需給計画装置から取得する最適需給計画取得部と、前記取得した電力価格の最適値に応じて、対応する前記蓄電池の前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御し、前記需要計画装置から前記需要量の計画値を取得する最適需要量取得部と、前記蓄電池を複数のグループにグループ分けするグループ決定部と、前記蓄電池の前記需要量の計画値を前記グループごとに集計した集計値を算出する需要計画集計部と、前記集計値が大きい順に、前記グループに所属する前記蓄電池についての前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えている前記単位時間について前記電力価格を増加させ、前記増加させた電力価格に応じて前記需要量を計画するように、当該グループに所属する前記蓄電池に対応する前記需要計画装置を制御する価格調整部と、を備えることとする。

本発明の需要計画調整装置によれば、計画需要量が最適需要量を超えた単位期間における電力価格を増加させた上で、需要計画装置に需要量を再計算させることができる。蓄電池への充電は、電力価格の高い時間での電力需要を抑え、より電力価格の低い時間に電力需要をシフトすることが好ましいので、電力価格が上げられた時間における需要量は減少するように再計算が行われることが期待される。これにより、計画需要量が最適需要量に近づくようにすることができる。また、本発明の需要計画調整装置では、グループ単位で計算を行うため、蓄電池が大量にある場合でも計算負荷の増加を抑制することができる。

また、本発明の電力需要計画調整装置では、前記グループ決定部は、ランダムに前記蓄電池をグループ分けするようにしてもよい。

また、本発明の電力需要計画調整装置は、前記蓄電池ごとに、当該蓄電池が設置されている住所を記憶する住所記憶部をさらに備え、前記グループ決定部は、前記住所記憶部を参照して、前記複数のグループに前記住所が分散するように、前記蓄電池をグループ分けするようにしてもよい。

また、本発明の電力需要計画調整装置は、前記蓄電池ごとに、当該蓄電池が設置されているエリアを特定する情報を記憶するエリア記憶部をさらに備え、前記グループ決定部は、前記グループ記憶部を参照して、前記複数のグループに前記エリアが分散するように、前記蓄電池をグループ分けするようにしてもよい。

蓄電池の充電需要は電力使用量と同様に地域性があることが多く、住所やエリアごとに需要が集中することが考えられ、需要の集中した住所やエリアの蓄電池の全てについて充電計画を調整した場合には、集中した需要量が他の時間帯に移動することになるが、ランダムにグループ分けをし、あるいは住所やエリアの偏りがないようにグループ分けをすることにより、地域的に集中する需要量を、より確実に分散させることができる。

また、本発明の電力需要計画調整装置は、前記蓄電池ごとに、前記蓄電池への充電に用いる電力系統を特定する情報を記憶する系統記憶部をさらに備え、前記グループ決定部は、前記系統記憶部を参照して、前記複数のグループに前記電力系統が分散するように、前記蓄電池をグループ分けするようにしてもよい。

この場合、需要量に加えて、配電線の負荷も分散させることができる。

また、本発明の電力需要計画調整装置は、前記電力需要計画調整装置及び前記需要計画装置は、前記電力需要計画調整装置と前記需要計画装置との間の通信を中継するサーバに接続され、前記蓄電池ごとに、当該蓄電池に対応する需要計画装置に接続される前記サーバを特定する情報を記憶するサーバ記憶部を更に備え、前記グループ決定部は、前記サーバ記憶部を参照して、前記複数のグループに前記サーバが分散するように、前記蓄電池をグループ分けするようにしてもよい。

この場合、電力需要計画調整装置とサーバとの間の通信量も分散させることができる。

また、本発明の他の態様は、複数の蓄電池への充電による電力需要の計画を調整する方法であって、単位時間ごとの電力需要量の最適値を算出するとともに前記単位時間ごとの電力価格の最適値を算出する需給計画装置と、前記電力価格に応じて、対応する１つ又は複数の前記蓄電池への充電による電力需要量を計画する需要計画装置と、のそれぞれと通信可能に接続されるコンピュータが、前記単位時間ごとの前記需要量の最適値及び前記電力価格の最適値を前記需給計画装置から取得し、前記取得した電力価格の最適値に応じて、対応する前記蓄電池の前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御し、前記需要計画装置から前記需要量の計画値を取得し、前記蓄電池を複数のグループにグループ分けし、前記蓄電池の前記需要量の計画値を前記グループごとに集計した集計値を算出し、前記集計値が大きい順に、前記グループに所属する前記蓄電池についての前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えている前記単位時間について前記電力価格を増加させ、前記増加させた電力価格に応じて前記需要量を計画するように、当該グループに所属する前記蓄電池に対応する前記需要計画装置を制御することとする。

また、本発明の電力需要計画調整方法では、前記コンピュータがさらに、前記蓄電池ごとに、当該蓄電池が設置されているエリアを特定する情報をメモリに記憶し、前記コンピュータは、前記メモリを参照して、前記複数のグループに前記エリアが分散するように、前記蓄電池をグループ分けしてもよい。

また、本発明の電力需要計画調整方法では、前記コンピュータがさらに、前記蓄電池ごとに、前記蓄電池への充電に用いる電力系統を特定する情報をメモリに記憶し、前記コンピュータは、前記メモリを参照して、前記複数のグループに前記電力系統が分散するように、前記蓄電池をグループ分けしてもよい。

また、本発明の他の態様は、複数の蓄電池への充電による電力需要の計画を調整するためのプログラムであって、単位時間ごとの電力需要量の最適値を算出するとともに前記単位時間ごとの電力価格の最適値を算出する需給計画装置と、前記電力価格に応じて、対応する１つ又は複数の前記蓄電池への充電による電力需要量を計画する需要計画装置と、のそれぞれと通信可能に接続されるコンピュータに、前記単位時間ごとの前記需要量の最適値及び前記電力価格の最適値を前記需給計画装置から取得するステップと、前記取得した電力価格の最適値に応じて、対応する前記蓄電池の前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御し、前記需要計画装置から前記需要量の計画値を取得するステップと、前記蓄電池を複数のグループにグループ分けするステップと、前記蓄電池の前記需要量の計画値を前記グループごとに集計した集計値を算出するステップと、前記集計値が大きい順に、前記グループに所属する前記蓄電池についての前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えている前記単位時間について前記電力価格を増加させ、前記増加させた電力価格に応じて前記需要量を計画するように、当該グループに所属する前記蓄電池に対応する前記需要計画装置を制御するステップと、を実行させることとする。

また、本発明のプログラムでは、前記コンピュータに、前記蓄電池ごとに、当該蓄電池が設置されているエリアを特定する情報をメモリに記憶するステップをさらに実行させ、
前記コンピュータに、前記メモリを参照して、前記複数のグループに前記エリアが分散するように、前記蓄電池をグループ分けさせるようにしてもよい。

また、本発明のプログラムでは、前記コンピュータに、前記蓄電池ごとに、前記蓄電池への充電に用いる電力系統を特定する情報をメモリに記憶するステップをさらに実行させ、前記コンピュータに、前記メモリを参照して、前記複数のグループに前記電力系統が分散するように、前記蓄電池をグループ分けさせるようにしてもよい。

その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、別個に算出された複数の計画を調整することができる。

本実施形態に係る掲載負荷配分システムの全体構成を示す図である。 充電制御装置２２のハードウェア構成を示す図である。 充電制御装置２２のソフトウェア構成を示す図である。 充電計算テーブル２３１の構成例を示す図である。 最適充電計画の作成処理の流れを示す図である。 経済負荷配分調整装置１０のハードウェア構成を示す図である。 経済負荷配分調整装置１０のソフトウェア構成を示す図である。 経済負荷配分システムにおける処理の概要を説明する図である。 図８の処理におけるデータの送受信の様子を説明するための図である。 水位計画装置２１に送信するための電力価格の調整処理の流れを説明する図である。 価格表６１の一例を示す図である。 発電量表６２の一例を示す図である。 制約条件表６３の一例を示す図である。 並べ替え後の価格表６１の一例を示す図である。 並べ替え後の発電量表６２の一例を示す図である。 発電量順時刻表６４の一例を示す図である。 電力価格が調整された後の価格表６１の一例を示す図である。 電力価格が調整された後の制約条件表６３の一例を示す図である。 図１０に示す電力価格の調整処理を説明する図である。 充電制御装置２２に送信するための電力価格の調整処理の流れを説明する図である。 制約条件表７３の一例を示す図である。 需要量順時刻表７４の一例を示す図である。 並べ替えた後の価格表７１の一例を示す図である。 並べ替えた後の需要量表７２の一例を示す図である。 電力価格が調整された後の価格表７１の一例を示す図である。 図２０に示す電力価格の調整処理を説明する図である。 エリア毎に価格表７１及び需要量表７２を集約する場合における、図２０の電力価格調整処理の流れを示す図である。 蓄電池情報記憶部１３１の構成例を示す図である。 住所、エリア、配電系統及びサーバのいずれかまたはその組み合わせについて偏りがないように蓄電池２５をグループ分けする処理の流れを示す図である。

＝＝概要＝＝
以下、本発明の一実施形態に係る経済負荷配分調整装置１０を含む経済負荷配分システムについて説明する。図１に示すように、本実施形態の経済負荷配分システムは、経済負荷配分調整装置１０、複数の水位計画装置２１、複数の充電制御装置２２及び需給計画装置２３を含んで構成されている。経済負荷配分調整装置１０は、通信ネットワーク２４を介して水位計画装置２１、充電制御装置２２及び需給計画装置２３に接続されている。通信ネットワーク２４は、例えばインターネットやＬＡＮ（Local Area Network）などであり、公衆電話回線網やイーサネット（登録商標）、無線通信網などにより構築される。

需給計画装置２３は、所定期間（本実施形態では２４時間とする。）の発電にかかる費用が最小となるように発電量および電力の需要量を計画する（以下、「最適需給計画」という。）。需給計画装置２３は、水力発電による発電量（以下、「水力発電量」という。）、火力発電による発電量（以下、「火力発電量」という。）、蓄電池への充電に用いられる消費電力量（以下、「充電需要量」という。）、及び蓄電池２５以外の負荷に用いられる消費電力量についてのシミュレーションを行い、２４時間の発電費用が最小となるようにする。需給計画装置２３は、例えば「電力市場のシミュレーション −電源の起動停止計画を考慮した基本モデルの開発−」（平成１６年３月、財団法人電力中央研究所）に記載された方法に基づいて、最適需給計画を算出することができる。なお、当該文献では、水力発電量や電力需要は所与のものとして最適需給計画を算出しているが、例えば、水力発電量や電力需要を変動させることなどにより、本実施形態での需給計画装置２３では火力発電量に加え、水力発電量や電力需要についても、最適値を算出することができるものとする。需給計画装置２３は、例えば、卸電力取引所における、時別の単位電力量あたりの電力価格や火力発電の発電機を起動するためにかかる費用（起動費）、蓄電池２５に係る制約、蓄電池２５以外の負荷に係る制約、火力発電以外による発電に係る制約などの諸元に応じて、時別の電力需要量、水力発電量、火力発電量を増減し、発電にかかる単価（以下、「発電単価」という。）を算出し、全発電量に発電単価を乗じて２４時間分を集計して発電費用を算出していき、発電費用が最小となる、水力発電量（以下、「最適発電量」という。）、火力発電量、水力火力以外による発電量、充電需要量（以下、「最適需要量」という。）、その他の負荷による消費電力量などを算出する。なお、本実施形態では、発電単価が電力価格であるものとするが、発電単価に利潤を加算して電力価格としてもよい。需給計画装置２３は、例えばパーソナルコンピュータやワークステーション、携帯電話端末、ＰＤＡなどである。なお、需給計画装置２３と、後述する経済負荷配分調整装置１０とを１台のコンピュータにより実現するようにしてもよい。

水位計画装置２１（本発明の「水力発電計画装置」に対応する。）は、各種の制約条件を満たしつつ、水力発電により発電された電力の販売価格が最大となるように、貯水池の水位を計画する（以下、「最適水位計画」という。）。水位計画装置２１による水位計画には、例えば、特開２００９−２２３６９２号公報に開示されている手法を用いることができる。水力発電に関する制約条件としては、例えば発電機に与える水の量（取水量）の最小値（以下、「最小取水量」という。）や取水量の最大値（以下、「最大取水量」という。）などがある。水位計画装置２１は、最適水位計画における時別の水力発電量（以下、「計画発電量」という。）も算出する。本実施形態では水位計画装置２１には時別の電力価格が与えられ、与えられた電力価格に応じて最適水位計画を算出することとする。なお、上記発電単価に利潤を加算して電力価格としてもよい。水位計画装置２１は水力発電所ごとに設けられるコンピュータであり、例えばパーソナルコンピュータやワークステーション、携帯電話端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などである。

充電制御装置２２（本発明の「需要計画装置」に対応する。）は、各種の制約条件を満たしつつ、充電にかかる電力料金が最小となるように、蓄電池２５への充電を計画する（以下、「最適充電計画」という。）。蓄電池２５に係る制約条件としては、例えば蓄電池２５に通電することができる電力量（通電量）の最小値（以下、「最小通電量」という。）や通電量の最大値（以下、「最大通電量」という。）、蓄電池２５の最低容量及び最大容量などがある。充電制御装置２２にも時別の電力価格が与えられて、与えられた電力価格に応じて最適充電計画を算出することとする。また、充電制御装置２２は、最適充電計画における時別の電力需要量（以下、「計画需要量」という。）も算出する。充電制御装置２２は電力需要者の蓄電池２５ごとに設けられるコンピュータである。充電制御装置２２は、例えば、蓄電池２５に接続される充電器であってもよいし、充電器に接続して充電器の動作を制御するパーソナルコンピュータやＰＤＡなどであってもよい。

経済負荷配分調整装置１０は、需給計画装置２３により算出された最適需給計画になるべく沿うように、貯水池の水位計画や蓄電池への充電計画が行われるように調整を行う。経済負荷配分調整装置１０は、最適需給計画における最適発電量よりも、水位計画装置２１が計画した計画発電量の合計が多い時間帯があれば、その時間帯の電力価格を下げて、水位計画装置２１に水位計画を再計算させる。水位計画装置２１では電力の販売価格を最大化するように水位が計画されるため、電力価格が下げられた時間帯における発電量を下げるように計画が修正されることが期待される。これにより、発電量を最適需給計画に近づけることができる。また、最適需給計画における最適需要量よりも、充電制御装置２２が計画した計画需要量が多い時間帯があれば、その時間帯の電力価格を上げて、充電制御装置２２に充電計画を再計算させる。充電制御装置２２では、消費電力料金を最小化するように充電計画が算出されるため、電力価格が上げられた時間帯における消費電力を下げるように充電計画が修正されることが期待される。これにより、電力需要量を最適需給計画に近づけることができる。
以下、詳細に付いて説明する。

＝＝充電制御装置２２＝＝
図２は、充電制御装置２２のハードウェア構成を示す図である。充電制御装置２２は、ＣＰＵ２０１、メモリ２０２、記憶装置２０３、通信インタフェース２０４、充電インタフェース２０５、入力装置２０６、出力装置２０７を備えている。記憶装置２０３は、各種のデータやプログラムを記憶する、例えば、ハードディスクドライブやフラッシュメモリなどである。ＣＰＵ２０１は、記憶装置２０３に記憶されているプログラムをメモリ２０２に読み出して実行することにより各種の機能を実現する。通信インタフェース２０４は、通信ネットワーク２４に接続するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）に接続するためのアダプタや、電話回線網に接続するためのモデム、無線通信網に接続するための無線通信器などである。充電インタフェース２０５は、蓄電池２５や商用電源（不図示）などに接続するためのインタフェースである。充電制御装置２２は、充電インタフェース２０５を介して商用電源から蓄電池２５への充電を行う。入力装置２０６は、ユーザからデータの入力を受け付ける、例えば、キーボードやタッチパネル、マウス、マイクロフォンなどである。出力装置２０７は、データを出力する、例えば、ディスプレイやプリンタ、スピーカなどである。

図３は、充電制御装置２２のソフトウェア構成を示す図である。充電制御装置２２は、使用量取得部２１１、最適計画要求受信部２１２、最適充電計画作成部２１３、需要量送信部２１４、充電計算テーブル２３１を備える。なお、充電制御装置２２は、使用量取得部２１１、最適計画要求受信部２１２、最適充電計画作成部２１３、需要量送信部２１４は、充電制御装置２２が備えるＣＰＵ２０１が記憶装置２０３に記憶されているプログラムをメモリ２０２に読み出して実行することにより実現され、充電計算テーブル２３１は、充電制御装置２２が備えるメモリ２０２及び記憶装置２０３が提供する記憶領域の一部として実現される。

充電計算テーブル２３１は、蓄電池２５の充電に関する情報を記憶する。図４は充電計算テーブル２３１の構成例を示す図である。図４に示すように、本実施形態では、充電計算テーブル２３１は、各時間帯について、最低容量２３１１、最大容量２３１２、充電容量２３１３、使用量２３１４、最小通電量２３１５、最大通電量２３１６、通電量２３１７、電力価格２３１８、及び電気料金２３１９の各欄を有する。最低容量２３１１及び最大容量２３１２は、蓄電池２５が蓄電可能な容量の最低値及び最大値であり、最小通電量２３１５及び最大通電量２３１６は、蓄電池２５に１時間あたりで通電可能な電力量の最小値及び最大値である。最低容量２３１１、最大容量２３１２、最小通電量２３１５、最大通電量２３１６は、蓄電池２５の充電に係る制約条件である。通電量２３１７は、蓄電池２５の充電のために供給される電力量であり、使用量２３１４は、蓄電池２５から放電される予定の電力量である。充電容量２３１３は、蓄電池２５に充電された容量であり、１時間前の充電容量２３１３から使用量２３１４を引き、供給量２３１７を足したものになる。電力価格２３１８は、経済負荷配分調整装置１０から与えられる、単位量当たりの電力価格である。電力料金２３１９は、通電量２３１７に電力価格２３１８を乗じた値である。なお、図４の例では、８時から翌日の８時までの２４時間を最適充電計画の単位としているが、任意の開始時点を設定することができる。以下の説明では、開始時点（図４の例では「８時」）を「１」とし、終了時点（図４の例では翌日「８時」）を「２４」と表記する。

使用量取得部２１１は、蓄電池２５からの電力の使用予定を取得する。本実施形態では、使用量取得部２１１は、昨日のある時間帯（例えば午前８時）から本日の当該時間帯（午前８時）までの間に蓄電池２５から放電された１時間ごとの電力量の実績値を、明日の同じ時間帯（午前８時から明後日の午前８時までの各時）における使用予定として取得するものとする。なお、使用量取得部２１１は、ユーザから使用予定の入力を受け付けるようにしてもよいし、過去の実績値に基づいて将来の使用量を予測し、その予測値を使用予定としてもよい。使用量取得部２１１は、取得した使用予定を充電計算テーブル２３１の使用量２３１４に設定する。

最適計画要求受信部２１２は、経済負荷配分調整装置１０から送信される、最適化計算を行うように指示するコマンド（以下、「最適計画要求」）を受信する。最適計画要求には時別の電力価格が含まれ、最適計画要求受信部２１２は、最適計画要求に含まれている電力価格を充電計算テーブル２３１の電力価格２３１８に設定する。また、最適計画要求には制約条件が含まれることもあり、その場合、最適計画要求受信部２１２は、最適計画要求に含まれていた制約条件を充電計算テーブル２３１に設定する。なお、本実施形態では、制約条件は最低容量２３１１、最大容量２３１２、最小通電量２３１５、最大通電量２３１６のいずれかに設定されるものとする。

最適充電計画作成部２１３は、制約条件を満たしつつ、充電に係る電力料金が最小となるように、通電量２３１７を決定し、需要量送信部２１４は、最適充電計画作成部２１３が作成した通電量を経済負荷配分調整装置１０に送信する。

図５は、最適充電計画の作成処理の流れを示す図である。なお、最適充電計画作成部２１３は、予め制約条件（最低容量２３１１、最大容量２３１２、最小通電量２３１５、最大通電量２３１６）の入力を受け付けて充電計算テーブル２３１に設定しておき、最適計画要求受信部２１２が、最適計画要求に制約条件が含まれていた場合には、その制約条件で充電計算テーブル２３１を更新する。なお、最終時点における最低容量２３２１は更新しない。

最適充電計画作成部２１３は、ｔ時における充電容量（ｔ）を変化させながら、以下の式（１）−（３）
電気料金_ｔ＝通電量_ｔ×電力価格_ｔ …(1)
充電容量_ｔ＋１＝充電容量_ｔ＋通電量_ｔ …(2)
Σ{電気料金_ｔ}＝Σ[{充電容量_ｔ＋１−充電容量_ｔ＋使用量_ｔ}×電力価格_ｔ]…(3)
を計算し、以下の制約条件（４）及び（５）
最低容量_ｔ≦充電容量_ｔ≦最大容量_ｔ …(4)
最小通電量_ｔ≦通電量_ｔ≦最大通電量_ｔ …(5)
が満たされるもののうち、電力料金の合計値（Σ電力料金_ｔ）が最も小さくなる、充電容量_ｔの組み合わせを決定することにより、最適化計算を行う（Ｓ２５１）。

最適充電計画作成部２１３は、上記の充電容量_ｔの組み合わせが計算できた場合には（Ｓ２５２：ＹＥＳ）、計算した充電容量を充電計算テーブル１３１の充電容量２３１３に設定し（Ｓ２５３）、上記式（２）により通電量を算出して通電量２３１７に設定し（２５４）、計算した電気料金を電気料金２３１９に設定する（Ｓ２５５）。

最適充電計画作成部２１３は、最大容量２３１２の初期値２３２２及び最終値２３２３のそれぞれから所定のステップ値を減算して（Ｓ２５６）、ステップＳ２５１からの処理を繰り返す。

以上のようにして、最適充電計画作成部２１３は、計画の開始時点の充電容量と終了時点の充電容量とが同じであり、計画中の各時点ｔにおける充電容量_ｔが予め設定された最低容量_ｔ以上かつ最大容量_ｔ以下である充電容量_ｔの組合せのうち、充電容量が最も少なくかつ電気料金の合計が最も安くなるような組み合わせを最適充電計画として決定することができる。したがって、不要な充電を行わないようにすることができるので、例えばリチウムイオンの蓄電池２５の寿命を延ばすことができる。また、必要な充電容量を確保した上で、最も電気料金が安くなるように充電を行うことができる。なお、最適充電計画作成部２１３は、例えば、通電時間又は充電制御装置２２から蓄電池２５への出力（出力値）を変化させて、次式
Σ（電力料金_ｔ）＝Σ（通電時間_ｔ×出力値_ｔ×電力価格_ｔ）
により、電力料金の合計値が最小になるように、通電時間又は出力値を決定するようにしてもよい。

＝＝経済負荷配分調整装置１０＝＝
図６は、経済負荷配分調整装置１０のハードウェア構成を示す図である。経済負荷配分調整装置１０はＣＰＵ１０１、メモリ１０２、記憶装置１０３、通信インタフェース１０４、入力装置１０５、出力装置１０６を備えている。記憶装置１０３は、各種のデータやプログラムを記憶する、例えば、ハードディスクドライブやフラッシュメモリなどである。ＣＰＵ１０１は、記憶装置１０３に記憶されているプログラムをメモリ１０２に読み出して実行することにより各種の機能を実現する。通信インタフェース１０４は、通信ネットワーク２４に接続するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）に接続するためのアダプタや、電話回線網に接続するためのモデム、無線通信網に接続するための無線通信器などである。入力装置１０５は、ユーザからデータの入力を受け付ける、例えば、キーボードやマウス、マイクロフォンなどである。出力装置１０６は、データを出力する、例えば、ディスプレイやプリンタ、スピーカなどである。

図７は、経済負荷配分調整装置１０のソフトウェア構成を示す図である。経済負荷配分調整装置１０は、最適需給計画取得部１１１、最適発電量取得部１１２、最適需要量取得部１１３、電力価格調整部１１４の各機能部を備えている。なお、上記各機能部は、経済負荷配分調整装置１０が備えるＣＰＵ１０１が記憶装置１０３に記憶されているプログラムをメモリ１０２に読み出して実行することにより実現される。

最適需給計画取得部１１１は、需給計画装置２３により算出される最適需給計画を取得する。本実施形態では、最適需給計画取得部１１１は、最適計画要求を需給計画装置２３に送信し、需給計画装置２３が最適計画要求に応じて最適需給計画を算出し、最適電力価格、最適需要量及び最適発電量を経済負荷配分調整装置１０に応答し、最適需給計画取得部１１１はこれらを受信する。

最適発電量取得部１１２は、各水位計画装置２１により算出される最適水位計画における時別の計画発電量を取得する。本実施形態では、最適発電量取得部１１２は、需給計画装置２３から取得した時別の最適電力価格を含む最適計画要求を水位計画装置２１に送信する。水位計画装置２１が最適計画要求に応じて最適水位計画を算出し、最適水位計画における時別の計画発電量を経済負荷配分調整装置１０に応答し、最適発電量取得部１１２はこれを受信する。

最適需要量取得部１１３は、各充電制御装置２２により算出される最適充電計画における時別の計画需要量を取得する。本実施形態では、最適需要量取得部１１３は、需給計画装置２３から取得した時別の最適電力価格を含む最適計画要求を充電制御装置２２に送信する。充電制御装置２２が最適計画要求に応じて最適充電計画を算出し、最適充電計画における時別の計画需要量を経済負荷配分調整装置１０に応答し、最適需要量取得部１１３はこれを受信する。

電力価格調整部１１４は、各水位計画装置２１から取得した水力発電量が最適需給計画になるべく沿うように、水位計画装置２１に再計算をさせる。また、電力価格調整部１１４は、各充電制御装置２２から取得した充電需要量が最適需給計画になるべく沿うように、充電制御装置２２に再計算をさせる。本実施形態では、電力価格調整部１１４は、水位計画装置２１から取得した計画発電量の合計値が最適需給計画に含まれている最適発電量を超えている時間帯について、当該時間帯の電力価格が現在値よりも低くなるように調整し、調整後の電力価格を含む最適計画要求を水位計画装置２１に送信することにより、水位計画装置２１に再計算をさせる。また、電力価格調整部１１４は、充電制御装置２２から取得した計画需要量の合計が最適需要計画に含まれている最適需要量を超えている時間帯について、当該時間帯の電力価格が現在値よりも高くなるように調整し、調整後の電力価格を含む最適計画要求を充電制御装置２２に送信することにより、充電制御装置２２に再計算をさせる。

＝＝処理概要＝＝
図８は、経済負荷配分システムにおける処理の概要を説明する図である。
需給計画装置２３が最適需給計画を算出し（Ｓ３０１）、水位計画装置２１が最適水位計画により時別の計画発電量を算出し（Ｓ３０２）、充電制御装置２２が最適充電計画により時別の計画需要量を算出する（Ｓ３０３）。経済負荷配分調整装置１０は、調整を行う対象となる水位計画装置２１（発電所）及び充電制御装置２２（蓄電池）の順番を決定する（Ｓ３０４）。なお、順番の決定方法の詳細については後述する。
水位計画装置２１から受信した計画発電量が最適発電量を超えている時間がある場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、経済負荷配分調整装置１０は、その時間の電力価格を下げ（Ｓ３０６）、水位計画装置２１は、最適水位計画により計画発電量を再計算する（Ｓ３０７）。
全ての時間において、計画発電量が最適発電量を超えていなければ（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、ステップＳ３０８に進む。充電制御装置２２から受信した計画需要量が最適需要量を超えている時間がある場合（Ｓ３０８：ＮＯ）、経済負荷配分調整装置１０は、その時間の電力価格を上げて（Ｓ３０９）、貯水温度制御装置２２は、最適充電計画により計画需要量を再計算する（Ｓ３１０）。

図９は、図８の処理におけるデータの送受信の様子を説明するための図である。
ステップＳ４０１−Ｓ４０３が図８のステップＳ３０１に対応する。経済負荷配分調整装置１０は、最適計画要求を需給計画装置２３に送信する（Ｓ４０１）。需給計画装置２３は最適計画要求に応じてシミュレーションを行い、最適需給計画を算出し（Ｓ４０２）、最適需給計画における時別の最適電力価格、最適需要量及び最適発電量を経済負荷配分調整装置１０に送信する（Ｓ４０３）。

ステップＳ４０４−Ｓ４０６が図８のステップＳ３０２に対応する。経済負荷配分調整装置１０は、最適計画要求に需給計画装置２３から受信した最適電力価格を含めて各水位計画装置２１に送信する（Ｓ４０４）。各水位計画装置２１は、最適計画要求に含まれる電力価格を用いて、水力発電による電力の販売価格が最大となるように最適水位計画を作成し（Ｓ４０５）、最適水位計画に係る計画発電量を経済負荷配分調整装置１０に応答する（Ｓ４０６）。

ステップＳ４０７−Ｓ４０９が図８のステップＳ３０３に対応する。経済負荷配分調整装置１０は、最適計画要求に需給計画装置２３から受信した最適電力価格を含めて、各充電制御装置２２に送信する（Ｓ４０７）。なお、経済負荷配分調整装置１０は、水位計画装置２１に対して最適計画要求を送信するステップＳ４０４以前に充電制御装置２２に最適計画要求を送信するようにしてもよい。充電制御装置２２は、最適計画要求に含まれる最適電力価格を用いて、充電にかかる電力料金が最小となるように最適充電計画を作成し（Ｓ４０８）、最適充電計画における時別の計画需要量を経済負荷配分調整装置１０に送信する（Ｓ４０９）。

ステップＳ４１０は図８のステップＳ３０６、Ｓ３０９に対応する。経済負荷配分調整装置１０は、図８のステップＳ３０５−Ｓ３０７あるいはステップＳ３０８−Ｓ３１０に示す処理の繰り返し回数ｋに応じた時間ｔ（ｋ）以後の時間において、計画発電量が最適発電量を超えている時間の電力価格を下げ、計画需要量が最適需要量を超えている時間については電力価格を上げる（Ｓ４１０）。経済負荷配分調整装置１０は、例えば、計画発電量が最適発電量を超えている時間について電力価格に所定の最低値を設定し、計画需要量が最適需要量を超えている時間については電力価格に所定の最高値を設定することができる。

ステップＳ４１１−Ｓ４１３が図８のステップＳ３０５及びＳ３０７に対応する。経済負荷配分調整装置１０は、調整済みの時間帯については、発電電力量が変化しないようにする制約条件（以下、「発電調整制約条件」という。）を設定する。例えば、経済負荷配分調整装置１０は、価格の調整済みの時間における発電電力量を取水量に変換し、最小取水量及び最大取水量の両方にその取水量を設定して発電調整制約条件とする。経済負荷配分調整装置１０は、価格を下げた電力価格と発電調整制約条件とを含む最適計画要求を水位計画装置２１に送信する（Ｓ４１１）。水位計画装置２１は、最適計画要求に含まれる電力価格と発電調整制約条件とを用いて、通常の制約条件に加えて発電調整制約条件も満たしつつ水力発電による電力の販売価格が最大となるように最適水位計画を再作成する（Ｓ４１２）。これにより、価格調整した時間については、最小取水量及び最大取水量が一致することから取水量が変化せず、すなわち、発電電力量が変化しないようにすることを可能にするとともに、その他の時間については、価格が下げられた時間の発電量を下げるように発電電力量が調整されることが期待されるように仕向けることができる。水位計画装置２１は、最適水位計画における時別の計画発電量を経済負荷配分調整装置１０に送信する（Ｓ４１３）。

ステップＳ４１４−Ｓ４１６は図８のステップＳ３０８、Ｓ３１０に対応する。経済負荷配分調整装置１０は、調整済みの時間帯については、需要量が変化しないようにする制約条件（以下、「需要調整制約条件」という。）を設定する。例えば、経済負荷配分調整装置１０は、価格の調整済みの時間における需要量を通電量に変換し、最小通電量及び最大通電量の両方にその通電量を設定して需要調整制約条件とする。経済負荷配分調整装置１０は、価格を上げた電力価格と需要調整制約条件とを含む最適計画要求を充電制御装置２２に送信する（Ｓ４１４）。充電制御装置２２は、最適計画要求に含まれる電力価格と需要調整制約条件とを用いて、通常の制約条件に加えて需要調整制約条件も満たしつつ充電にかかる電力料金が最小となるように最適充電計画を作成する（Ｓ４１５）。これにより、価格調整した時間については、最小通電量及び最大通電量が一致することから通電量が変化せず、すなわち、需要量が変化しないようにすることを可能にするとともに、その他の時間については、価格が上げられた時間の需要量を下げるように需要量が調整されることが期待されるように仕向けることができる。充電制御装置２２は、最適充電計画における時別の計画需要量を経済負荷配分調整装置１０に送信する（Ｓ４１６）。

経済負荷配分調整装置１０は、全ての時間において、計画発電量が最適発電量以下となり、計画需要量が最適需要量以下となるまで、あるいは、全ての水位計画装置２１及び全ての充電制御装置２２に対して、最適水位計画及び最適充電計画を再作成させるまで、ステップＳ４１０からステップＳ４１６までの処理を繰り返すことになる。

以上のようにして、なるべく最適需給計画における最適発電量及び最適需要量に近づくように、各水位計画装置２１及び各充電制御装置２２において最適水位計画及び最適充電計画が調整される。

＝＝電力価格の調整（水力発電所）＝＝
図１０は、図８のステップＳ３０６及び図９のステップＳ４１０における、水位計画装置２１に送信するための電力価格の調整処理の流れを説明する図である。
経済負荷配分調整装置１０は、需給計画装置２３から受信した最適電力価格を水力発電所に対応付けて格納する価格表６１を作成する（Ｓ５００）。図１１は価格表６１の一例を示す図である。本実施形態では、価格表６１は、水力発電所を列方向とし、時間を行方向として価格を格納する。経済負荷配分調整装置１０は、水位計画装置２１から受信した時別の計画発電量を水力発電所ごとに格納する発電量表６２を作成する（Ｓ５０１）。図１２は、発電量表６２の一例を示す図である。本実施形態では、発電力表６２も、水力発電所を列方向とし、時間を行方向として水力発電量を格納するものとする。また、経済負荷配分調整装置１０は、各時間について、各水力発電所に対応する計画発電量を合計し、電力量表６２の時別合計欄６２１に設定する。さらに、経済負荷配分調整装置１０は、発電所ごとに各時間の制約条件を格納する制約条件表６３を作成し、制約条件を初期値に設定する（Ｓ５０２）。図１３は制約条件表６３の一例を示す図である。なお、本実施形態では、制約条件は最小取水量（Ｑｍｉｎ）と最大取水量（Ｑｍａｘ）のみであるものとする。また、全ての水力発電所についての制約条件の初期値は同じ値であるものとする。

経済負荷配分調整装置１０は、時別合計が最大となる最初の時点を特定し、その時点における発電量が大きい水力発電所順に、価格表６１及び発電量表６２の列を並べ替える（Ｓ５０３）。図１４及び図１５では、１３時において時別合計が最大の７５０となり、１３時における発電量に応じて、価格表６１及び発電量表６２の列が、左から順に発電所５、発電所４、発電所３、発電所２、発電所１と並べ替えられている例が示されている。本実施形態では左から順に並べ替えるものとするが、もちろん、右から順に並べ替えるようにしてもよい。

経済負荷配分調整装置１０は、発電量表６２において時別合計の大きい順に、順番ｋに対応付けて時間ｔ（ｋ）を、図１６に示す発電量順時刻表６４に記録する（Ｓ５０４）。経済負荷配分調整装置１０は、変数ｋに１を設定し（Ｓ５０５）、発電量順時刻表６４からｋに対応するｔ（ｋ）を読み出してｔとする（Ｓ５０６）。図１６の例では、例えば、ｋが１であれば、ｔ（ｋ）は「１３」となる。なお、時別合計が同じ値の時間が複数ある場合には、例えば、より早い時間を選択するなど、所定の決定方法によりｔに設定する時間を選択する。経済負荷配分調整装置１０は、ｔ時における最適発電量をＰＭＡＸとし（Ｓ５０７）、変数Ｐ０に０（ゼロ）を設定し（Ｓ５０８）、変数ｎに１を設定する（Ｓ５０９）。経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目の発電所におけるｔ時の水力発電量、すなわち発電量表６２の左からｎ番目の列のｔ時に対応する値をＰｎとし（Ｓ５１０）、Ｐ０にＰｎを加算する（Ｓ５１１）。
Ｐ０がＰＭＡＸ未満であれば（Ｓ５１２：ＮＯ）、経済負荷配分調整装置１０は、ｎをインクリメントして（Ｓ５１３）、ステップＳ５１０からの処理を繰り返す。

Ｐ０がＰＭＡＸ以上になれば（Ｓ５１２：ＹＥＳ）、経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目以後の電力価格、すなわち、価格表６１の左からｎ番目より後のｔ時に対応する値を、所定の最低値に設定する（Ｓ５１４）。図１７の例では、最低値が「０．０１」であるものとしている。例えば、ｎが５であり、ｔが１３であれば、１３時の電力価格６１１は、発電所１についてのみ０．０１となる。

経済負荷配分調整装置１０は、１からｋまでの変数ｉについて以下の処理を行う。経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目以前の各発電所について、ｔ（ｉ）を発電量順時刻表６４から読み出し、ｔ（ｉ）時に対応する発電量表６２の電力量を取得し、取得した電力量を取水量Ｑに変換する（Ｓ５１５）。例えば特開２００９−２２３６９２号公報に開示されているように、発電電力量をＰｎ、取水量をＱ、有効落差をｈｎ、変換効率に係る係数をｃ、重力加速度をｇとした場合、式Ｐｎ＝Ｑ×ｈｎ×ｃ×ｇが成立する。本実施形態では、有効落差ｈｎ及び変換効率に関する係数ｃは全ての水力発電所で同じ値であるものとし、したがって上記式により電力量から取水量Ｑを算出することができるものとする。経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目より前の各発電所について、ｔ（ｉ）時に対応する制約条件表６３の最小取水量及び最大取水量の両方に、算出した取水量Ｑを設定する（Ｓ５１６）。これにより、１からｎ番目の発電所について、ｔ（ｉ）時の取水量Ｑを変化させることができなくなり、したがって、水位計画装置２１が最適水位計画を再計算する場合にも、ｔ（ｉ）時の発電量が変化しないようにすることができる。

以上の処理を１からｋまでのｉについて繰り返し、電力価格の調整を行わない発電所については、ｔ（ｉ）時に対応する最小取水量と最大取水量が、上記変換した取水量に設定される。図１８の例では、発電所２から発電所５のそれぞれについて、１３時における最小取水量及び最大取水量が同じ値となっている。

経済負荷配分調整装置１０は、各水力発電所について、価格表６１から時間毎の電力価格を読み出し、制約条件表６３から時間毎の制約条件（最小取水量及び最大取水量）を読み出し、読み出した電力価格及び制約条件を含む最適計画要求を水位計画装置２１に送信して（Ｓ５１７）、水位計画装置２１に最適水位計画を再計算させる。経済負荷配分調整装置１０は、ｋをインクリメントする（Ｓ５１８）。経済負荷配分調整装置１０は、全ての時間について処理を行っていなければ、すなわちｋが２４以下であれば（Ｓ５１９：ＮＯ）、ステップ５０６からの処理を繰り返し、ｋが２４を超えれば（Ｓ５１９：ＹＥＳ）、処理を終了する。

図１９は、上述した図１０に示す電力価格の調整処理を説明する図である。（ａ１）は、需給計画装置２３により算出された最適電力価格を示すグラフであり、（ａ２）は、最適発電量の折れ線グラフと、最適電力価格に応じて各水位計画装置２１により算出された計画発電量の積み上げグラフである。図１９の例では、１３時から１６時の間、計画発電量の合計が最適発電量を超えている。１３時において最適発電量を超えた発電所１について電力価格が下げられると（ｂ１）、発電所１の水位計画装置２１は電力の販売価格を最大化するべく、他の時間の発電量を増やすことが期待される。（ｂ２）の例では、１３時に計画されていた発電が１１時に移動している。１４時には、発電所１及び２について電力価格が下げられ（ｃ１）、これにより電力の販売価格を最大化するべく、発電所１の水位計画装置２１は１４時に計画していた発電が１７時に移動し、発電所２の水位計画装置２１は１４時に計画していた発電を１１時に移動している（ｃ２）。同様に、１５時には発電所１についての電力価格が下げられて（ｄ１）、発電所１における発電は１０時に移動されている（ｄ２）。１６時には発電所１−３についての電力価格が下げられ（ｅ１）、１６時に計画されていた、発電所１における発電は１８時に、発電所２における発電は１０時に、発電所３における発電は１１時にそれぞれ移動されている（ｅ２）。このようにして、（ｅ２）では、最適発電量にほぼ沿った状態で、各水位計画装置２１によって発電計画が策定される。

以上のように、本実施形態の経済負荷配分システムでは、経済負荷配分調整装置１０は、最適発電量よりも計画発電量が多い時間帯があれば、その時間帯の電力価格を最低値に設定した上で、水位計画装置２１に水位計画を再計算させることができる。水位計画装置２１では電力の販売価格を最大化するように水位が計画されるため、電力価格が下げられた時間帯における発電量を下げるように計画が修正されることが期待される。これにより、発電量を最適需給計画に近づけることができる。

＝＝電力価格の調整（蓄電池２５）＝＝
図２０は、図８のステップＳ３０９及び図９のステップＳ４１０における、充電制御装置２２に送信するための電力価格の調整処理の流れを説明する図である。
経済負荷配分調整装置１０は、需給計画装置２３から受信した最適電力価格を蓄電池２５に対応付けて格納する価格表７１を作成する（Ｓ５２０）。本実施形態では、価格表７１は、蓄電池２５を列方向とし、時間を行方向として価格を格納する。経済負荷配分調整装置１０は、充電制御装置２２から受信した計画需要量を蓄電池２５ごとに格納する需要量表７２を作成する（Ｓ５２１）。本実施形態では、需要量表７２も、蓄電池２５を列方向とし、時間を行方向として需要量を格納するものとする。また、経済負荷配分調整装置１０は、各時間について、各蓄電池２５に対応する計画需要量を合計し、需要量表７２の時別合計欄６５１に設定する。さらに、経済負荷配分調整装置１０は、蓄電池２５ごとの各時間の制約条件を格納する制約条件表７３を作成し、制約条件を初期値に設定する（Ｓ５２２）。図２１は、制約条件表７３の一例を示す図である。なお、本実施形態では、制約条件は最低容量及び最大容量ならびに最小通電量及び最大通電量のみであるものとする。また、本実施形態では、経済負荷配分調整装置１０が制約条件を各充電制御装置２２から取得するものとするが、例えば全ての蓄電池２５についての制約条件に所定の初期値を設定するようにしてもよい。

経済負荷配分調整装置１０は、時別合計が最大となる最初の時点を特定し、その時点における需要量が大きい蓄電池２５順に、価格表７１及び需要量表７２の列を並べ替える（Ｓ５２３）。図２３及び図２４はそれぞれ、並べ替えた後の価格表７１及び需要量表７２の一例を示す図である。図２３及び図２４の例では、価格表７１及び需要量表７２の列が左から蓄電池３、蓄電池１、蓄電池２の順に並べ替えられている。

経済負荷配分調整装置１０は、需要量表６２において時別合計の大きい順に、順番ｋに対応付けて時間ｔ（ｋ）を、図２２に示す需要量順時刻表７４に記録する（Ｓ５２４）。経済負荷配分調整装置１０は、変数ｋに１を設定し（Ｓ５２５）、需要量順時刻表７４からｋに対応するｔ（ｋ）を読み出してｔとする（Ｓ５２６）。図２４の例では、例えば、第５時における時別合計「１５０」が最大であれば、ｔは「５」となる。なお、時別合計が同じ値の時間が複数ある場合には、例えば、より早い時間を選択するなど、所定の決定方法によりｔに設定する時間を選択する。経済負荷配分調整装置１０は、ｔ時における最適需要量をＬＭＡＸとし（Ｓ５２７）、変数Ｌ０に０（ゼロ）を設定し（Ｓ５２８）、変数ｎに１を設定する（Ｓ５２９）。経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目の蓄電池２５におけるｔ時の計画需要量、すなわち需要量表７２の左からｎ番目の列のｔ時に対応する値をＬｎとし（Ｓ５３０）、Ｌ０にＬｎを加算する（Ｓ５３１）。
Ｌ０がＬＭＡＸ未満であれば（Ｓ５３２：ＮＯ）、経済負荷配分調整装置１０は、ｎをインクリメントして（Ｓ５３３）、ステップＳ５３０からの処理を繰り返す。

Ｌ０がＬＭＡＸ以上になれば（Ｓ５３２：ＹＥＳ）、経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目より後の電力価格、すなわち、価格表７１の左からｎ番目より後のｔ時に対応する値を、所定の最高値に設定する（Ｓ５３４）。図２５の例では、最高値が「９９」であるものとしている。例えば、ｎが１であり、ｔが５であれば、５時の電力価格７１１は、蓄電池３以外について９９となる。

経済負荷配分調整装置１０は、１からｋまでの変数ｉについて以下の処理を行う。経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目以前の各蓄電池２５について、ｔ（ｉ）を需要量順時刻表７４から読み出し、ｔ（ｉ）時に対応する需要量表７２の需要量を取得する（Ｓ５３５）。経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目以前の各蓄電池２５について、ｔ（ｉ）時に対応する制約条件表７３の最小通電量及び最大通電量の両方に、取得した需要量を設定する（Ｓ５３６）。これにより、１からｎ番目の蓄電池２５について、ｔ（ｉ）時の通電量を変化させることができなくなり、したがって、充電制御装置２２が最適充電計画を再計算する場合にも、ｔ（ｉ）時の需要量が変化しないようにすることができる。

以上の処理を１からｋまでのｉについて繰り返し、電力価格の調整を行わない蓄電池２５については、ｔ（ｉ）時に対応する最小通電量と最大通電量の両方に、取得した需要量が設定される。

経済負荷配分調整装置１０は、各蓄電池２５について、価格表７１から時間毎の電力価格を読み出し、制約条件表７３から時間毎の制約条件（最低容量及び最大容量ならびに最小通電量及び最大通電量）を読み出し、読み出した電力価格及び制約条件を含む最適計画要求を充電制御装置２２に送信して（Ｓ５３７）、充電制御装置２２に最適充電計画を再計算させる。経済負荷配分調整装置１０は、ｋをインクリメントする（Ｓ５３８）。経済負荷配分調整装置１０は、全ての時間について処理を行っていなければ、すなわちｋが２４以下であれば（Ｓ５３９：ＮＯ）、ステップ５２６からの処理を繰り返し、ｋが２４を超えれば（Ｓ５３９：ＹＥＳ）、処理を終了する。

図２６は、上述した図２０に示す電力価格の調整処理を説明する図である。（ａ１）は、需給計画装置２３により算出された最適電力価格を示すグラフであり、（ａ２）は、最適需要量の折れ線グラフと、最適電力価格に応じて各充電制御装置２２により算出された計画需要量の積み上げグラフである。図２６の例では、５時から８時の間、計画需要量の合計が最適需要量を超えている。最適需要量を超えた７時において蓄電池４及び５について電力価格が上げられると（ｂ１）、蓄電池４及び５を制御する充電制御装置２２は消費電力に係る電気料金を最小化するべく、電力価格が上げられた時間の需要量を減らし、他の時間の需要量を増やすことが期待される。（ｂ２）の例では、７時に計画されていた蓄電池５への充電が４時に移動している。８時においても、蓄電池４及び５について電力価格が上げられ（ｃ１）、これにより電力料金を最小化するべく、蓄電池４及び５の充電制御装置２２は、８時に計画していた充電を３時に移動している。５時においても蓄電池４及び５について電力価格が上げられて（ｄ１）、充電が２時に移動しており（ｄ２）、６時においても蓄電池４及び５について電力価格が上げられて（ｅ１）、充電が１時に移動している（ｅ２）。このようにして、（ｅ２）では、最適発電量にほぼ沿った状態で、各充電制御装置２２により充電計画が策定される。

以上のように、最適需要量よりも計画需要量が多い時間帯があれば、その時間帯の電力価格を最高値に設定した上で、充電制御装置２２に充電計画を再計算させることができる。充電制御装置２２では、充電にかかる電力料金を最小化するように充電計画が再計算されるため、電力価格が上げられた時間帯における消費電力を下げるように充電計画が修正される。これにより、集中した需要量を分散させ、電力需要量を最適需給計画に近づけることができる。

また、本実施形態の経済負荷配分システムによれば、蓄電池２５は、必要な充電容量（最終時点における最低容量２３２１）を満たせば、なるべく少ない容量となるように充電計画が作成される。リチウムイオン電池などでは、最大容量まで充電すると蓄電池２５の寿命が短くなることが知られているが、本実施形態の経済負荷配分システムのように、なるべく少ない容量となるように充電計画を作成することで、蓄電池２５の寿命を延ばすこともできる。

なお、本実施形態では、経済負荷配分システムには複数の水位計画装置２１が配置されるものとしたが、１つの水位計画装置２１のみが設置されている場合でもよい。同様に、１つの充電制御装置２２のみが設置されている場合でもよい。また、水位計画装置２１を設けず、１つ以上の充電制御装置２２のみを設置するようにしてもよいし、逆に充電制御装置２２を設けず、１つ以上の水位計画装置２１のみを設置するようにしてもよい。

また、本実施形態では、経済負荷配分調整装置１０は水位計画装置２１及び充電制御装置２２のそれぞれに対して最適計画を再計算させるものとしたが、水位計画装置２１及び充電制御装置２２のどちらか一方にのみ再計算させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、充電制御装置２２には蓄電池２５が接続されるものとしたが、蓄電池２５が、例えば電気自動車に搭載されている場合などのように、常に充電制御装置２２に接続されていなくてもよい。

また、本実施形態では各充電制御装置２２において最適充電計画を計算するものとしたが、複数の充電制御装置２２ごとに１台のサーバを接続し、当該サーバにおいて最適充電計画を計算するようにしてもよい。この場合、サーバは、使用量取得部２１１、最適計画要求受信部２１２、最適充電計画作成部２１３、需要量送信部２１４、充電計算テーブル２３１を備えるようにし、使用量取得部２１１は、各充電制御装置２２から使用量を取得し、充電計算テーブル２３１は充電制御装置２２ごとに設けるようにすることができる。また、本実施形態では、水力発電に関する制約条件は最小取水量及び最大取水量のみであるものとしたが、最適水位計画を再計算しても前回の発電量から変化ない制約条件であれば、その他の制約条件を設定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、全ての水力発電所についての制約条件の初期値は同じ値であるものとしたが、経済負荷配分調整装置１０が、水位計画装置２１から制約条件を取得するようにしてもよい。

また、本実施形態では、全ての水力発電所の有効落差ｈｎが同じ値であるものとしたが、経済負荷配分調整装置１０が水力発電所ごとのｈｎを記憶しておき、それを読み出すようにすることもできる。

また、本実施形態では蓄電池２５ごとに充電制御装置２２が接続されているものとしたが、１台の充電制御装置２２に複数の蓄電池２５が接続されるようにしてもよい。

また、本実施形態では、蓄電池２５ごとの価格表７１や需要量表７２を作成するものとしたが、蓄電池２５が大量に設置されているような場合には、蓄電池２５をグループごとに集約するようにしてもよい。グループは、例えば蓄電池２５が設置されているエリアとすることができる。この場合、例えば、充電制御装置２２は、時別の充電需要量とともに、蓄電池２５が設置されているエリアを示すエリア情報を経済負荷配分調整装置１０に送信するようにする。経済負荷配分調整装置１０は、同じエリアの充電制御装置２２から送信された時別の充電需要量を合計して、エリア情報に対応付けて時別の充電需要量を需要量表７２に格納するようにする。また、経済負荷配分調整装置１０は、エリア情報ごとに電力価格を価格表７１に格納するようにする。この場合における、上記図２０に示した電力価格の調整処理は、図２７のようになる。図２７では、ステップＳ５２０において、経済負荷配分調整装置１０は、需給計画装置２３から受信した最適電力価格をエリアに対応付けて格納する価格表７１を作成する。ステップＳ５２１において、経済負荷配分調整装置１０は、充電制御装置２２から受信した計画需要量をエリア毎に集計した需要量表７２を作成する。需要量表７２もエリアを列方向とし時間を行方向とする。なお、経済負荷配分調整装置１０は、例えば、エリアに対応する計画需要量の合計値、平均値、中央値などを需要量表７２に格納することができる。ステップＳ５３０において、経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目のエリアにおけるｔ時の計画需要量、すなわち需要量表７２の左からｎ番目の列のｔ時に対応する値をＬｎとする。ステップＳ５３４において、経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目より後のエリアの電力価格、すなわち、価格表７１の左からｎ番目より後のエリアのｔ時に対応する値を、所定の最高値に設定する。ステップＳ５３５において、経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目以前の各エリアについて、ｔ（ｉ）を需要量順時刻表７４から読み出し、ｔ（ｉ）時に対応する需要量表７２の需要量を取得する。ステップＳ５３６において、経済負荷配分調整装置１０は、ｎ番目以前の各エリアについて、ｔ（ｉ）時に対応する制約条件表７３の最小通電量及び最大通電量の両方に、取得した需要量を設定する。ステップＳ５３７において、経済負荷配分調整装置１０は、各エリ
アについて、価格表７１から時間毎の電力価格を読み出し、制約条件表７３から時間毎の制約条件（最低容量及び最大容量ならびに最小通電量及び最大通電量）を読み出し、読み出した電力価格及び制約条件を含む最適計画要求を充電制御装置２２に送信して、充電制御装置２２に最適充電計画を再計算させる。このようにして、大量の蓄電池２５が設置されている場合に、電力価格の調整処理に係る計算負荷を軽減することができる。

また、経済負荷配分調整装置１０が蓄電池２５をグループ分けしてもよい。この場合、経済負荷配分調整装置１０は、蓄電池２５に関する情報（以下、「蓄電池情報」という。）を記憶する蓄電池情報記憶部１３１（本発明の、「グループ記憶部」、「住所記憶部」、「系統記憶部」、「サーバ記憶部」に該当する。）と、蓄電池情報に基づいて蓄電池２５のグループを決定するグループ決定部とを備えるようにする。図２８は、蓄電池情報記憶部１３１の構成例を示す図である。蓄電池情報記憶部１３１は、蓄電池２５ごとに、当該蓄電池２５が設置されている住所、当該住所が含まれるエリアを示すエリア番号、蓄電池２５への充電に用いられる配電系統を特定する系統番号、充電制御装置２２が接続されるサーバを特定するサーバ番号が含まれている。なお、サーバは、経済負荷配分調整装置１０と充電制御装置２２との間の通信を中継するコンピュータである。
グループ決定部は、例えば住所、エリア番号、系統番号、サーバ番号の少なくともいずれかが同じ蓄電池２５を同じグループとしてグループ分けをすることができる。また、グループ決定部は、蓄電池２５ごとにランダムなグループに割り当てることもできる。
また、グループ決定部は、住所、エリア、配電系統及びサーバのいずれかまたはその組み合わせについて偏りがないように蓄電池２５のグループ分けを行うこともできる。この場合のグループ決定部によるグループ分け処理の流れを図２９に示す。グループ決定部は、蓄電池情報を住所、エリア番号、系統番号及びサーバ番号のいずれか又はその組み合わせでソートする（Ｓ６０１）。グループ決定部は、ｎに１を設定し（Ｓ６０２）、ソートした蓄電池情報の先頭から順に次の蓄電池情報を蓄電池情報記憶部１３１から読み出す（Ｓ６０３）。グループ決定部は、次の蓄電池情報を読み出すことができれば（Ｓ６０５：ＹＥＳ）、読み出した蓄電池情報に対応する蓄電池２５をｎ番目のグループに割り当てる（Ｓ６０５）。グループ決定部はｎをインクリメントし（Ｓ６０６）、ｎが所定のグループ数を超えた場合（Ｓ６０７：ＹＥＳ）、ｎを１に戻し（Ｓ６０８）、ステップＳ６０３からの処理を繰り返す。グループ決定部は、次の蓄電池情報がなくなれば（Ｓ６０４：ＮＯ）、処理を終了する。このようにして、グループ決定部は、住所やエリア、配電系統、サーバがグループ間に分散するように、所定数のグループに蓄電池２５をグループ分けすることができる。これにより、住所、エリア、配電系統及びサーバのいずれかまたはその組み合わせについて偏りのないグループ単位で充電計画が調整されることになる。蓄電池２５の充電需要は電力使用量と同様に地域性があることが多く、住所やエリアごとに需要が集中することが考えられ、需要の集中した住所やエリアの蓄電池２５の全てについて充電計画を調整した場合には、集中した需要量が他の時間帯に移動することになるが、住所やエリアの偏りがないようにグループ分けをすることにより、ある地域に集中する需要量を、より確実に分散させることができる。また、配電系統に偏りのないグループ分けを行うことにより、需要量に加えて、配電線の負荷も分散させることができる。また、サーバの偏りがないようにグループ分けをすることにより、経済負荷配分調整装置１０とサーバとの間の通信量も分散させることができる。

以上、本実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

１０ 経済負荷配分調整装置
２１ 水位計画装置
２２ 充電制御装置
２３ 需給計画装置
２４ 通信ネットワーク
１０１ ＣＰＵ
１０２ メモリ
１０３ 記憶装置
１０４ 通信インタフェース
１０５ 入力装置
１０６ 出力装置
１１１ 最適需給計画取得部
１１２ 最適発電量取得部
１１３ 最適需要量取得部
１１４ 電力価格調整部
２１１ 使用量取得部
２１２ 最適計画要求受信部
２１３ 最適充電計画作成部
２１４ 需要量送信部
２３１ 充電計算テーブル

Claims (12)

1. 複数の蓄電池への充電による電力需要の計画を調整する装置であって、
   単位時間ごとの電力需要量の最適値を算出するとともに前記単位時間ごとの電力価格の最適値を算出する需給計画装置と、前記電力価格に応じて、対応する１つ又は複数の前記蓄電池への充電による電力需要量を計画する需要計画装置と、のそれぞれと通信可能に接続され、
   前記単位時間ごとの前記需要量の最適値及び前記電力価格の最適値を前記需給計画装置から取得する最適需給計画取得部と、
   前記取得した電力価格の最適値に応じて、対応する前記蓄電池の前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御し、前記需要計画装置から前記需要量の計画値を取得する最適需要量取得部と、
   前記蓄電池を複数のグループにグループ分けするグループ決定部と、
   前記蓄電池の前記需要量の計画値を前記グループごとに集計した集計値を算出する需要計画集計部と、
   前記集計値が大きい順に、前記グループに所属する前記蓄電池についての前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えている前記単位時間について前記電力価格を増加させ、前記増加させた電力価格に応じて前記需要量を計画するように、当該グループに所属する前記蓄電池に対応する前記需要計画装置を制御する価格調整部と、
   を備えることを特徴とする電力需要計画調整装置。
2. 請求項１に記載の電力需要計画調整装置であって、
   前記グループ決定部は、ランダムに前記蓄電池をグループ分けすること、
   を特徴とする電力需要計画調整装置。
3. 請求項１に記載の電力需要計画調整装置であって、
   前記蓄電池ごとに、当該蓄電池が設置されている住所を記憶する住所記憶部をさらに備え、
   前記グループ決定部は、前記住所記憶部を参照して、前記複数のグループに前記住所が分散するように、前記蓄電池をグループ分けすること、
   を特徴とする電力需要計画調整装置。
4. 請求項１に記載の電力需要計画調整装置であって、
   前記蓄電池ごとに、当該蓄電池が設置されているエリアを特定する情報を記憶するエリア記憶部をさらに備え、
   前記グループ決定部は、前記グループ記憶部を参照して、前記複数のグループに前記エリアが分散するように、前記蓄電池をグループ分けすること、
   を特徴とする電力需要計画調整装置。
5. 請求項１に記載の電力需要計画調整装置であって、
   前記蓄電池ごとに、前記蓄電池への充電に用いる電力系統を特定する情報を記憶する系統記憶部をさらに備え、
   前記グループ決定部は、前記系統記憶部を参照して、前記複数のグループに前記電力系統が分散するように、前記蓄電池をグループ分けすること、
   を特徴とする電力需要計画調整装置。
6. 請求項１に記載の電力需要計画調整装置であって、
   前記電力需要計画調整装置及び前記需要計画装置は、前記電力需要計画調整装置と前記需要計画装置との間の通信を中継するサーバに接続され、
   前記蓄電池ごとに、当該蓄電池に対応する需要計画装置に接続される前記サーバを特定する情報を記憶するサーバ記憶部を更に備え、
   前記グループ決定部は、前記サーバ記憶部を参照して、前記複数のグループに前記サーバが分散するように、前記蓄電池をグループ分けすること、
   を特徴とする電力需要計画調整装置。
7. 複数の蓄電池への充電による電力需要の計画を調整する方法であって、
   単位時間ごとの電力需要量の最適値を算出するとともに前記単位時間ごとの電力価格の最適値を算出する需給計画装置と、前記電力価格に応じて、対応する１つ又は複数の前記蓄電池への充電による電力需要量を計画する需要計画装置と、のそれぞれと通信可能に接続されるコンピュータが、
   前記単位時間ごとの前記需要量の最適値及び前記電力価格の最適値を前記需給計画装置から取得し、
   前記取得した電力価格の最適値に応じて、対応する前記蓄電池の前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御し、前記需要計画装置から前記需要量の計画値を取得し、
   前記蓄電池を複数のグループにグループ分けし、
   前記蓄電池の前記需要量の計画値を前記グループごとに集計した集計値を算出し、
   前記集計値が大きい順に、前記グループに所属する前記蓄電池についての前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えている前記単位時間について前記電力価格を増加させ、前記増加させた電力価格に応じて前記需要量を計画するように、当該グループに所属する前記蓄電池に対応する前記需要計画装置を制御すること、
   を特徴とする電力需要計画調整方法。
8. 請求項７に記載の電力需要計画調整方法であって、
   前記コンピュータがさらに、前記蓄電池ごとに、当該蓄電池が設置されているエリアを特定する情報をメモリに記憶し、
   前記コンピュータは、前記メモリを参照して、前記複数のグループに前記エリアが分散するように、前記蓄電池をグループ分けすること、
   を特徴とする電力需要計画調整方法。
9. 請求項７に記載の電力需要計画調整方法であって、
   前記コンピュータがさらに、前記蓄電池ごとに、前記蓄電池への充電に用いる電力系統を特定する情報をメモリに記憶し、
   前記コンピュータは、前記メモリを参照して、前記複数のグループに前記電力系統が分散するように、前記蓄電池をグループ分けすること、
   を特徴とする電力需要計画調整方法。
10. 複数の蓄電池への充電による電力需要の計画を調整するためのプログラムであって、
    単位時間ごとの電力需要量の最適値を算出するとともに前記単位時間ごとの電力価格の最適値を算出する需給計画装置と、前記電力価格に応じて、対応する１つ又は複数の前記蓄電池への充電による電力需要量を計画する需要計画装置と、のそれぞれと通信可能に接続されるコンピュータに、
    前記単位時間ごとの前記需要量の最適値及び前記電力価格の最適値を前記需給計画装置から取得するステップと、
    前記取得した電力価格の最適値に応じて、対応する前記蓄電池の前記需要量を計画するように前記需要計画装置を制御し、前記需要計画装置から前記需要量の計画値を取得するステップと、
    前記蓄電池を複数のグループにグループ分けするステップと、
    前記蓄電池の前記需要量の計画値を前記グループごとに集計した集計値を算出するステップと、
    前記集計値が大きい順に、前記グループに所属する前記蓄電池についての前記需要量の計画値が前記需要量の最適値を超えている前記単位時間について前記電力価格を増加させ、前記増加させた電力価格に応じて前記需要量を計画するように、当該グループに所属する前記蓄電池に対応する前記需要計画装置を制御するステップと、
    を実行させるためのプログラム。
11. 請求項１０に記載のプログラムであって、
    前記コンピュータに、前記蓄電池ごとに、当該蓄電池が設置されているエリアを特定する情報をメモリに記憶するステップをさらに実行させ、
    前記コンピュータに、前記メモリを参照して、前記複数のグループに前記エリアが分散するように、前記蓄電池をグループ分けさせること、
    を特徴とするプログラム。
12. 請求項１０に記載のプログラムであって、
    前記コンピュータに、前記蓄電池ごとに、前記蓄電池への充電に用いる電力系統を特定する情報をメモリに記憶するステップをさらに実行させ、
    前記コンピュータに、前記メモリを参照して、前記複数のグループに前記電力系統が分散するように、前記蓄電池をグループ分けさせること、
    を特徴とするプログラム。